5、控制一氧化氮进入红细胞

尽管游离的血红蛋白容易灭活一氧化氮，被红细胞包裹之后的血红蛋白对一氧化氮的消耗降低了1000倍。一共有4个屏障将内皮一氧化氮合酶产生的一氧化氮和红细胞内的血红蛋白分隔开来：

（1）内皮细胞膜；

（2）管腔中不包含红细胞的区域；

（3）围绕移动的红细胞的未搅拌的血浆层；以及

（4）红细胞膜和细胞骨架。这四个屏障共同对一氧化氮形成了一个动态响应性的扩散屏障。一般认为，中性和（相对）非极性一氧化氮自由基由于其溶解性能可以自由渗透细胞膜。

然而，最近有报道称，红细胞膜的动态化学和物理特性发生了改变，事实上可能控制红细胞对一氧化氮的摄取率。这种变化似乎是由血红蛋白和调节一氧化氮摄取的关键红细胞膜蛋白之间的构象依赖性相互作用引起的（见图1），而非由脂质双层本身物理性质的氧联变化所引起。

图1 ：血红蛋白与红细胞膜蛋白AE-1的构象特异性结合可实现一氧化氮捕捉的氧气反应控制

6、红细胞中一氧化氮的转移

如前所述，在形成HbFeNO（铁离子亚硝基血红蛋白复合物）后，从T到R结构的氧联转化会促进一氧化氮从β-血红素到β-巯基（Cysβ93）的分子内转移，从而形成HbCysβ93 SNO（SNO-Hb）。一旦在R态血红蛋白中形成，Cysβ93 SNO即通过疏水袋的限制稳定下来，不受溶剂的影响。此外，通过测定与氧分压相关的FeNO（铁离子亚硝基）和SNO，即可支持体内Cysβ93与血红素之间一氧化氮的循环 (见图2)。

图2：SNO-Hb(y)和Hb[FeNO](x)中氧依赖的变化表明了血红蛋白构象与红细胞中一氧化氮基团从分子内血红素向巯基迁移的关系

7、红细胞对一氧化氮基团的运送

所述的动静脉SNO-Hb梯度与红细胞对一氧化氮的动态处理是一致的。肺的氧负荷伴随着血红蛋白的S-亚硝基化，当在外周遇到陡峭的氧梯度时，氧气输送会促进一氧化氮基团的输出。氧气输送将Cysβ93 SNO从其隔离的疏水小生境转移到暴露于水溶剂的环境，使得一氧化氮基团可用于目标蛋白或小分子巯基的转硝基化反应，这种情况下就会发生血红蛋白构象中的R-T转换。重要的是，在这个反应中，一氧化氮以亚硝鎓离子的形式转移，因此可以防止铁(II)血红素再捕获和/或失活（以及药理学的一氧化氮螯合剂）。

血红蛋白脱氧（和/或血红素氧化）能够使红细胞释放出一氧化氮的生物活性，从而导致血管舒张。从红细胞输出一氧化氮生物活性，至少有部分是通过血浆中的低质量巯基产生的（见图3），尽管也可以设想为在微循环中直接的细胞间接触的作用。无论是哪一种情况，都可以认为信使转导是通过转硝基化级联来进行的；已知血红蛋白与红细胞膜蛋白AE-1进行了构象依赖性对接，看上去是AE-1启动了这一级联。SNO-Hb与AE-1对接后，一氧化氮基团即从SNO-Cysβ93向AE-1胞浆区的半胱氨酸巯基转移；而且这种转移对于红细胞诱导的血管舒张来说是必需的。在体内将一氧化氮信使从AE-1传递到血管壁的受体巯基的身份目前仍然是未知的。

SNO-Hb的血管舒张在浓度小于10-8M时很容易检测到，这表明内源性SNO-Hb池(10-7-10-5.5M)以严格调节的方式、并以显著的效力来分配一氧化氮的生物活性。通过利用基于血红蛋白构象的一氧化氮输送系统，红细胞在快速时间尺度上启动血管的分级舒张，这个快速时间尺度与低氧下的天然血管平滑肌的缓慢松弛（一种在几分钟内发生、并可能设定背景血管张力的一种反应）是大不一样的。因此，基于红细胞的低氧血管舒张（几秒钟的急性变化）似乎会进一步调节基线张力。高碳酸血症和酸中毒是血红蛋白T构象的附加效应物，也会促进红细胞的血管扩张。

此外，血红素的氧化可引起SNO-Hb中的T样构象以促进一氧化氮的释放。因此，缺血和氧化应激可提供多种生化线索，红细胞可利用这些生化线索来纠正灌注不足。

8、储存损伤引起的红细胞血管活性紊乱

大量的有力证据支持与一氧化氮相关的红细胞功能障碍和许多复杂危重病之间存在因果关系。最近还观察到，在几种以无序组织氧合为特征的疾病状态中，SNO-Hb的水平都被改变了。

此外，经过检查发现，这些患者的红细胞表现出受损的血管舒张能力。这些数据表明，来自红细胞的血管活性的变化有助于对人类病理生理学的理解。具体来说，在充血性心脏衰竭、糖尿病、肺动脉高压和镰状细胞病中都发现了红细胞一氧化氮代谢的变化，所有这些疾病的特征都是炎症、氧化应激和功能失调的血管控制。

9、结论

在血液储存期间，红细胞迅速失去一氧化氮，因此也就削弱了细胞向组织供氧的能力。红细胞对一氧化氮基团的捕获、隔离、处理和传递都是和血红蛋白变构耦合在一起的，将局部血流与灌注不足的生化线索联系起来。呼吸循环可被视为由3种气体组成：NO、O2和CO2（通过配位或共价与血红蛋白结合）。

因此，红细胞通过将血红蛋白对氧气的传感与血管扩张剂（SNO）的形成和释放相耦合，在灌注不足的情况下传递与氧分压关联的信号，从而主动调节局部血流及氧气输送。这种精确的红细胞血管信使系统的故障可能会破坏输血的效果。了解这一点应有助于改善血液的加工和储存，最终避免红细胞的储存损伤。

全血和红细胞于2～6℃内仅可保存35天，新鲜冰冻血浆在-18℃以下只能保存1年。而且即使在保质期内，红细胞仍会有储存损伤。相比之下，一款能在常温下保持长有效期的红细胞代用品就更显示出它的价值了。

Hemopure是Biopure公司研制生产的戊二醛聚合牛Hb产品，它在室温（2-30℃）下能有效储存3年之久。Hemopure分子的大小只有红细胞的千分之一，可以顺利通过血管狭小处到达各器官组织的毛细血管床，所以它的携氧与释氧能力超强。输入Hemopure之后，约三分之一的受试者无需再输入储存血液。

Hemopure已成功用于临床择期心血管和肝脏手术中，并未发现明显的毒副作用和免疫性问题。目前，润方生物（北京）科技有限公司已将该技术引入中国，预计将于近年投入市场，造福国内群众。

文章出处：

Effect of Processing and Storage on Red Blood Cell Function In Vivo

Allan Doctor, MD, and Phil Spinella, MD